Czujniki wału korbowego (CKP – Crankshaft Position Sensor) i wałka rozrządu (CMP – Camshaft Position Sensor) pełnią kluczową rolę w nowoczesnych systemach sterowania silnikiem. Odpowiadają za precyzyjne określanie położenia i prędkości wału oraz synchronizację dawkowania paliwa i zapłonu w przypadku silników o zapłonie iskrowym. Ich uszkodzenie może prowadzić do trudności z uruchomieniem silnika, nieregularnej pracy na biegu jałowym, a nawet całkowitego unieruchomienia pojazdu.

W artykule wyjaśnimy, jak prawidłowo sprawdzić te czujniki za pomocą oscyloskopu i na co zwrócić uwagę podczas analizy przebiegów.

W silnikach stosuje się dwa podstawowe typy czujników położenia:

• Czujniki indukcyjne – generują napięcie przemienne dzięki zmianie pola magnetycznego spowodowanego przez ruch zębatego koła impulsowego. Im wyższa prędkość obrotowa, tym większa amplituda i częstotliwość sygnału.
• Czujniki Halla – generują sygnał prostokątny (cyfrowy) w reakcji na zmienne pole magnetyczne (modulowane za pomocą ruchu koła zębatego). Posiadają zintegrowany układ elektroniczny odpowiedzialny za reakcję na natężenie pola i wytwarzanie sygnału wyjściowego.

Przed rozpoczęciem diagnostyki należy zlokalizować czujniki. Czujnik wału korbowego zazwyczaj znajduje się przy kole zamachowym lub kole impulsowym wału, natomiast czujnik wałka rozrządu – przy kole napędu rozrządu. Do podstawowych pomiarów wystarczy dowolny oscyloskop jednokanałowy. W przypadku badania synchronizacji sygnałów musimy dysponować sprzętem przynajmniej 2 kanałowym.

Przykładowe ustawienia oscyloskopu:

• Podstawa czasu: 10-100 ms/div
• Wzmocnienie: 2-5V/div
• Wyzwalanie: zboczem narastającym
• Tryb pracy: normalny/automatyczny

Przebiegi czujników indukcyjnych (pasywnych) i hallotronowych (aktywnych) różnią się kształtem i amplitudą. W silnikach spotkamy rozwiązania zarówno z obydwoma czujnikami w wersji pasywnej, aktywnej lub mieszanej.

Czujniki indukcyjne

Przebieg czujnika wału korbowego to sygnał zbliżony do sinusoidy, o kilkudziesięciu okresach na obrót. Na kole impulsowym brakuje jednego lub dwóch zębów co sterownik silnika wykorzystuje do wyznaczenia kąta obrotu. Amplituda sygnału podczas rozruchu powinna wynosić co najmniej 0,5 V. W trakcie pracy uzyskiwane amplitudy są zwykle znacznie większe.

W przypadku czujników wałka rozrządu, impulsów na obrót jest znacznie mniej, a ich liczba i wzajemne położenie zależy od konkretnego silnika.

Czujniki Halla

Sygnał generowany przez czujniki Halla ma kształt prostokątny, ponieważ składają się wyłącznie z dwóch poziomów sygnału – wysokiego i niskiego. Poziom napięć może odpowiadać napięciu 5 V dostarczanemu przez ECU lub napięciu instalacji pojazdu.

Dla czujników prędkości obrotowej silnika zlokalizowanych na wale, impulsów na obrót będzie znacznie więcej niż w przypadku czujników położenia wałka rozrządu. Podobnie jak w przypadku czujników indukcyjnych usuwa się pojedyncze zęby, aby zaznaczyć pozycję odniesienia. W przypadku czujników wałka rozrządu możemy zaobserwować duże zróżnicowanie co do ilości i czasowych zależności między impulsami.

Jak testować czujniki Halla i indukcyjne?

Typowe usterki czujników:

• Brak sygnału lub stały sygnał (czujniki Halla)- uszkodzenie czujnika.
• Uszkodzenie wewnętrznego uzwojenia czujnika – zanikający sygnał (czujniki indukcyjne).
• Zakłócenia sygnału czujnika aktywnego w formie dodatkowych impulsów / szpilek na przebiegu. Mogą być spowodowane wpływem innych elementów lub uszkodzeniem elektroniki czujnika.
• Nieprawidłowe zasilanie czujnika aktywnego (np. problemy z masą) objawiające się niewłaściwym działaniem.
• Uszkodzone okablowanie lub korozja w obrębie złącz.
• Niewłaściwa odległość czujnika od koła impulsowego (stała lub zmienna – niewspółosiowość koła impulsowego względem czujnika).
• Uszkodzone zęby koła impulsowego
• Nieprawidłowa synchronizacja czujników wynikająca ze źle ustawionego rozrządu bądź wykorzystaniem niepasujących elementów (np. pochodzących od innej wersji silnika).

• Wykonuj pomiary w warunkach zbliżonych do tych w których problem występuje.
• Sprawdź z jakim rodzajem czujnika masz do czynienia – nie wszystkie czujniki mające 3-pinowe złącze to czujniki aktywne (czasem osobno podłączony jest ekran przewodu).
• Pamiętaj, że czujniki aktywne wymagają zasilania do wytworzenia sygnału.
• Szczególnie w przypadku czujników indukcyjnych zwróć uwagę na wpływ temperatury (silnik zimny a nagrzany).
• Wykonaj pomiar synchronizacji czujników CKP i CMP oraz porównaj go z dostępnymi w dokumentacji pojazdu. W ten sposób możemy bezinwazyjnie wykryć, np. przeskoczenie paska rozrządu.

Prawidłowa diagnostyka czujników położenia ma kluczowe znaczenie dla właściwej pracy silnika. Oscyloskop jest niezastąpionym narzędziem w tego typu pomiarach, pozwalającym dostrzec potencjalne problemy, takie jak uszkodzone czujniki, zakłócenia czy problemy z synchronizacją czujników. Dokładna diagnoza pozwala uniknąć kosztownej wymiany sprawnych części i skrócić czas naprawy.

Chcesz być na bieżąco z informacjami? Obserwuj nas w wiadomościach Google: